Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật điện: Đánh giá sóng hài từ các nguồn năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền nam

FROM RENEWABLE ENERGY RESOURCES

IN THE POWER SYSTEM OF SOUTHERN VIET NAM

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Võ Ngọc Điều

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ QUỐC KHÁNH MSHV: 2070345 Ngày, tháng, năm sinh: 11/04/1997 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 I TÊN ĐỀ TÀI:

Đánh giá sóng hài từ các nguồn năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam (Assessment of Harmonic from Renewable Energy Resources in the Power System of Southern Viet Nam)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

năng lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam;

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2023

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Võ Ngọc Điều

Tp HCM, ngày tháng 8 năm 2023

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

lượng tái tạo phát lên hệ thống điện miền Nam” đến nay đã được hoàn thành Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy PGS TS Võ Ngọc Điều đã định hướng, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn tất cả Quý Thầy, Cô trong Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích trong thời gian em theo học tại trường

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập, công tác cũng như trong thời gian thực

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2023

Lê Quốc Khánh

nguồn điện trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Trong những năm gần đây, năng lượng tái tạo ở nước ta phát triển mạnh mẽ Các nguồn năng lượng tái tạo này có ưu điểm lớn so với các dạng năng lượng truyền thống là thân thiện với môi trường, không ảnh hưởng đến hệ sinh thái, dễ dàng lắp đặt, cung cấp nguồn điện tại chỗ cho phụ tải khu vực Bên cạnh những ưu điểm đó, năng lượng tái tạo cũng có một số khuyết điểm là các nhà máy này có sử dụng các thiết bị điện tử công suất, các bộ biến đổi công suất gây ra sóng hài, những nguồn hài này phát lên hệ thống điện làm giảm chất lượng điện năng, tác động nguy hiểm đến các thiết bị trên hệ thống điện Những nhược điểm đó ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện, chất lượng điện năng, ảnh hưởng trong các công tác đo đếm và vận hành hệ thống điện Các nguồn năng lượng tái tạo này vẫn còn tiếp tục phát triển trong tương lai Do đó, đồng nghĩa với việc các nguồn sóng hài phát ra từ các nhà máy năng lượng tái tạo ngày càng tăng, làm giảm chất lượng điện năng, gây ảnh hưởng đến hệ thống điện khu vực Trước những vấn đề đó, cần thiết phải có một đánh giá về các giá trị sóng hài trong hệ thống điện khu vực nhằm để biết được và kiểm soát chúng Luận văn đã sử dụng phần mềm DIgSILENT PowerFactory để mô phỏng, phân tích và đánh giá các giá trị sóng hài phát ra từ các nguồn năng lượng tái tạo lên hệ thống điện miền Nam nhằm để có đánh giá chính xác nhất có thể, từ đó sẽ đề xuất các giải pháp làm giảm các giá trị sóng hài góp phần nâng cao chất lượng điện năng trong hệ thống điện khu vực miền Nam nói riêng và hệ thống điện Việt Nam nói chung

of power sources in the world in general and in Vietnam in particular In recent years, renewable energy in our country has developed strongly These renewable energy sources have great advantages compared to traditional forms of energy as they are environmentally friendly, do not affect the ecosystem, are easy to install, and provide an on-site power for loads Besides those advantages, renewable energy also has some disadvantages as these plants use power electronics, power converters cause harmonics, these harmonic sources emitted to the power system reduces power quality, dangerously affects the equipment on the power system These disadvantages affect the stability of the power system, the quality of power, and the operation of the power system These renewable energy sources will continue to grow in the future Therefore, it means that the sources of harmonics emitted by renewable energy plants are increasing, affecting the regional power system, reducing power quality In light of these problems, it is necessary to have an assessment of harmonic values in the regional power system in order to know and control them The thesis has used DIgSILENT PowerFactory software to simulate, analyze and evaluate harmonic values emitted from renewable energy sources on the Southern power system in order to have the most accurate assessment possible from there, it will propose solutions to reduce harmonic values to contribute to improving power quality in the Southern region's power system in particular and Vietnam's power system in general

học của Thầy PGS TS Võ Ngọc Điều Các kết quả nêu trong luận văn chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các số liệu, ví dụ và trích dẫn trong luận văn đảm bảo tính chính xác, tin cậy và trung thực

Tôi xin chân thành cảm ơn./

Học viên

Lê Quốc Khánh

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - 2

1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - 2

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 3

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - 3

Chương 2TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 4

2.1 SÓNG HÀI - 4

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA SÓNG HÀI - 5

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI - 8

2.4 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM - 8

2.5 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM - 16

2.6 CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY - 22

2.7 CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - 24

Chương 3MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 26

3.1 MÔ HÌNH VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG HÀI - 26

3.2 CÁC TIÊU CHUẨN, QUY ĐỊNH HIỆN HÀNH - 28

Chương 4ĐÁNH GIÁ SÓNG HÀI TỪ CÁC NGUỒN NLTT PHÁT LÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM 36

4.1 DỮ LIỆU ĐẦU VÀO - 36

4.2 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH - 41

4.3 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH SÓNG HÀI HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM - 52

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện của bộ biến đổi công suất trong một tuabin gió 3.3MW của

hãng Goldwind 6

Hình 2.3: Sơ đồ nối điện của một bộ Inverter 2.55MW của hãng Toshiba 7

Hình 2.4: Điện thương phẩm, tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn 2010-2020 9

Hình 2.5: Tốc độ tăng trưởng công suất cực đại (Pmax) theo từng miền Bắc, Trung, Nam giai đoạn 2011-2020 9

Hình 2.6: Cơ cấu tiêu thụ điện theo miền 10

Hình 2.7: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020 11

Hình 2.8: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020 13

Hình 2.9: Tăng trưởng công suất đặt nguồn điện giai đoạn 2010-2020 14

Hình 2.10: Hiện trạng công suất đặt của các loại hình nguồn điện theo từng miền 14

Hình 2.11: Bản đồ lưới điện truyền tải miền Nam giai đoạn 2022-2026, có xét đến năm 2028 21

Hình 3.1: Hình minh họa về phổ của sóng hài 26

Hình 3.2: Hình minh họa về hình dạng của sóng hài 27

Hình 4.1: Hệ thống điện miền Nam đến năm 2025 37

Hình 4.2: Giao diện người dùng của phần mềm DIgSILENT PowerFactory 41

Hình 4.3: Giao diện phân tích chất lượng điện năng và sóng hài của DIgSILENT PowerFactory 43

Hình 4.4: Bộ lọc điều chỉnh đơn (Single – Tuned Filter) 45

Hình 4.5: Bộ lọc thông cao bậc 2 (High – Pass Second Order Filter) 46

Hình 4.6: Bộ lọc thông cao bậc 3 (High – Pass Third Order Filter) 47

Hình 4.7: Bộ lọc thông cao loại C (High - Pass C-Type Filter) 48

Hình 4.8: Bộ lọc điều chỉnh kép loại 1 (Double-Tuned Type 1 Filter) 49

Hình 4.9: Bộ lọc điều chỉnh kép loại 2 (Double-Tuned Type 2 Filter) 50

Hình 4.10: Bộ lọc điều chỉnh kép loại 3 (Double-Tuned Type 3 Filter) 51

Hình 4.11: Bộ lọc điều chỉnh kép loại 4 (Double-Tuned Type 4 Filter) 52

Hình 4.12: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Cà Mau 53

Hình 4.13: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Trà Vinh 53

Hình 4.14: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Sóc Trăng 54

Hình 4.15: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bến Tre 54

Hình 4.16: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bạc Liêu 55

Hình 4.17: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Kiên Giang 55

Hình 4.18: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh An Giang 56

Hình 4.19: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Đồng Tháp 56

HTĐ tỉnh Vĩnh Long 57 Hình 4.22: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Hậu Giang 58 Hình 4.23: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Tiền Giang 58 Hình 4.24: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Long An 59 Hình 4.25: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 59 Hình 4.26: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Dương 60 Hình 4.27: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Đồng Nai 60 Hình 4.28: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Tây Ninh 61 Hình 4.29: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Phước 61 Hình 4.30: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Bình Thuận 62 Hình 4.31: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Ninh Thuận 62 Hình 4.32: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC và ĐZ 110kV của HTĐ tỉnh Lâm Đồng 63

và TCVN 65

66

Hình 4.36: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC, ĐZ và MBA 220kV của HTĐ miền Nam 67 Hình 4.37: Tổng méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện trên các TC, ĐZ và MBA 500kV của HTĐ miền Nam 68

Hình 4.49: Đặc tính của bộ lọc loại C (C-Type Filter) 78

Hình 4.50: Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc tích cực 79

Hình 4.51: Bộ lọc tích cực song song 80

Hình 4.52: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực song song 81

Hình 4.53: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc tích cực nối tiếp 82

Hình 4.54: Cấu trúc của bộ lọc tích cực lai 83

Hình 4.55: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV ĐMT Hồng Phong 1A,1B 84 Hình 4.56: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV ĐMT Thái Hòa 85

Hình 4.57: Kết quả phân tích sóng hài điện áp tại TC 220kV trạm cắt Thái Hòa 85

Hình 4.58: Bộ lọc sóng hài thụ động bậc 6 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 86

Hình 4.59: Bộ lọc sóng hài thụ động bậc 13 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 87

Hình 4.60: Bộ lọc sóng hài thụ động bậc 17 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 87

Hình 4.61: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc thụ động 88

Hình 4.62: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hòa sau khi lọc thụ động 88

Hình 4.63: Sóng hài điện áp tại trạm cắt Thái Hòa sau khi lọc thụ động 89

Hình 4.64: Sóng hài dòng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc thụ động 89

Hình 4.65: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc thụ động 90

Hình 4.66: Bộ lọc sóng hài tích cực bậc 6, 13 và 17 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 91

Hình 4.67: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực 92

Hình 4.68: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hòa sau khi lọc tích cực 92

Hình 4.69: Sóng hài điện áp tại Trạm cắt Thái Hòa sau khi lọc tích cực 93

Hình 4.70: Sóng hài dòng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực 93 Hình 4.71: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc tích cực 94

Hình 4.72: Bộ lọc sóng hài thụ động bậc 6 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 95

Hình 4.73: Bộ lọc sóng hài tích cực bậc 13 và 17 tại thanh cái 22kV của NMĐMT Hồng Phong 1A,1B 96

Hình 4.74: Sóng hài điện áp tại ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực lai 96

Hình 4.75: Sóng hài điện áp tại ĐMT Thái Hòa sau khi lọc tích cực lai 97

Hình 4.76: Sóng hài điện áp tại Trạm cắt Thái Hòa sau khi lọc tích cực lai 97

Hình 4.77: Sóng hài dòng điện qua MBA ĐMT Hồng Phong 1A,1B sau khi lọc tích cực lai 98

Hình 4.78: Các giá trị THDu trên các TC 220kV sau khi lọc tích cực lai 98

Hình 4.79: Cấu hình điển hình của bộ SVC 102

Hình 4.80: Các cấu hình khác của bộ SVC 102

Hình 4.81: Nguyên tắc lọc sóng hài của bộ STATCOM/SVG 103

Bảng 2.2: Thống kê ĐZ và TBA của lưới điện 500kV 15

Bảng 2.3: Thống kê ĐZ và TBA lưới điện 220-110kV của HTĐ miền Nam 16

Bảng 2.4: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC theo quy hoạch 17

Bảng 2.5: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC hiện hữu 18

Bảng 2.6: Kết quả đo đạt sóng hài tại miền Nam 22

Bảng 3.1: Giới hạn sóng hài điện áp riêng lẻ cho lưới điện hạ áp và trung áp <35kV (phần trăm so với thành phần cơ bản) theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-6 29

Bảng 3.2: Giới hạn sóng hài điện áp riêng lẻ cho hệ thống điện trung áp, cao áp và siêu cao áp ≥ 35kV (phần trăm so với thành phần cơ bản) theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-6 29

Bảng 3.3: Giới hạn sóng hài điện áp theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.4: Giới hạn sóng hài dòng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp 120V đến 69kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.5: Giới hạn sóng hài dòng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp từ 69kV đến 161kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 31

Bảng 3.6: Giới hạn sóng hài dòng điện cho hệ thống điện từ cấp điện áp lớn hơn 161kV theo tiêu chuẩn IEEE 510-2014 32

Bảng 3.7: Độ méo dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép 33

Bảng 3.8: Độ méo dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép với nhà máy điện 34

Bảng 3.9: Độ méo dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép với phụ tải 34

Bảng 3.10: Độ méo dạng sóng hài điện áp và dòng điện tối đa cho phép cấp điện áp 220kV và 500kV 34

Bảng 4.1: Nguồn sóng hài điển hình của nhà máy ĐG và ĐMT 38

Bảng 4.2: Nguồn sóng hài tuabin gió hãng Goldwind và Inverter ĐMT hãng GE 39

Bảng 4.3: Các giá trị THDu, THDi, lớn nhất trên các TC 110kV của HTĐ các tỉnh/thành khu vực miền Nam 64

Bảng 4.4: Các giá trị THDu, THDi lớn nhất ở cấp điện áp 220kV và 500kV của HTĐ miền Nam 69

Bảng 4.5: Bảng thống kê các TC có giá trị THDu vượt quá giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn IEEE 83

Bảng 4.6: Bảng thống kê các giá trị sóng hài dòng điện bậc 6, 13 và 17 tại NMĐMT Hồng Phong 1A,1B và ĐMT Thái Hòa trước khi lọc 86

Bảng 4.7: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc thụ động 90

Bảng 4.8: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc tích cực 94

Bảng 4.9: Bảng so sánh các giá trị sóng hài trước và sau khi lọc tích cực lai 99

Bảng 4.10: Bảng so sánh các giá trị sóng hài khi lọc thụ động, tích cực và tích cực lai100 Bảng 4.11: Bảng so sánh các bộ bù công suất phản kháng tích hợp lọc sóng hài 103

A2 Trung tâm điều độ hệ thống điện miền Nam

Generator

Chương 1 MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, năng lượng tái tạo (NLTT) ở nước ta phát triển mạnh mẽ Trong đó, các nguồn điện gió (ĐG) và điện mặt trời (ĐMT) phát triển nhanh với quy mô lớn Các nguồn NLTT này có ưu điểm lớn so với các dạng năng lượng truyền thống như: nhiệt điện, thủy điện,… là không phát thải khí CO2 trong quá trình vận hành, thân thiện với môi trường, không ảnh hưởng đến hệ sinh thái, dễ dàng lắp đặt, cung cấp nguồn điện tại chỗ cho phụ tải khu vực

Bên cạnh những ưu điểm đó, NLTT cũng có một số khuyết điểm là các nhà máy NLTT này có sử dụng các thiết bị điện tử công suất, các bộ biến đổi công suất gây ra sóng hài, những nguồn hài này phát lên HTĐ làm giảm chất lượng điện năng, tác động nguy hiểm đến các thiết bị trên HTĐ Những nhược điểm đó ảnh hưởng đến ổn định HTĐ, chất lượng điện năng, ảnh hưởng trong các công tác vận hành HTĐ Hiện này, tiềm năng NLTT ở nước ta vẫn còn rất lớn, trong tương lai sẽ còn phát triển mạnh mẽ Chính phủ đã định hướng chuyển đổi nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện than, khí nhằm đáp ứng cam kết giảm phát thải CO2 về Net Zero của Việt Nam tại hội nghị COP26, ưu tiên phát triển các nguồn NLTT

ĐG trên bờ và gần bờ: Về mặt tiềm năng, tổng quy mô tiềm năng ĐG trên bờ khá lớn 221000 MW Tổng tiềm năng của khu vực gió cao khoảng 30000 MW và gió trung bình là 30000 MW Tiềm năng này chủ yếu tập trung tại Tây Nam Bộ, Tây Nguyên và Nam Trung Bộ Đặc biệt ở khu vực Tây Nam Bộ, quy mô đăng ký các dự án ĐG ngoài khơi rất lớn, tổng công suất lên tới khoảng 20000 MW

ĐG ngoài khơi: Tổng quy mô tiềm năng kỹ thuật của ĐG ngoài khơi khoảng 165000 MW, khu vực gió cao và có tiềm năng kinh tế tốt chỉ nằm ở Nam Trung Bộ (Bình Thuận, Ninh Thuận, Khánh Hòa, Phú Yên, Bình Định) với tổng tiềm năng khoảng 80000 MW (tốc độ gió trên 7-9 m/s)

ĐMT: Tổng tiềm năng kỹ thuật của ĐMT rất lớn, lên đến 914000 MW (837000 MW là tiềm năng mặt đất và 77000 MW là tiềm năng mặt nước), tuy nhiên nếu xét thêm về điều kiện khả năng xây dựng và tiềm năng kinh tế theo từng tỉnh thì tổng quy mô

tiềm năng có thể phát triển của ĐMT quy mô lớn toàn quốc khoảng 386000 MW, tập trung chủ yếu tại miền Nam, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

ĐMT mái nhà: đến hết năm 2020 tổng công suất lắp đặt đến 7780 MW Suất vốn đầu tư điện mặt trời mái nhà ở Việt Nam thấp hơn khoảng 10% so với ĐMT quy mô lớn Tổng tiềm năng ĐMT mái nhà toàn quốc lên tới 48000 MW, trong đó chủ yếu nằm ở khu vực miền Nam là khoảng 22000 MW

Các nguồn NLTT này vẫn còn tiếp tục phát triển trong tương lai Do đó, đồng nghĩa với việc các nguồn sóng hài phát ra từ các nhà máy NLTT ngày càng tăng, gây ảnh hưởng đến HTĐ khu vực, làm giảm chất lượng điện năng, Đồng thời, các nguồn NLTT chủ yếu tập trung khu vực phía Nam và Nam Trung Bộ Vì vậy, đề tài quyết định chọn HTĐ miền Nam để đánh giá sóng hài từ các nguồn NLTT phát lên khu vực này Từ đó sẽ đưa ra giải pháp hạn chế sóng hài lên HTĐ khu vực, góp phần nâng cao chất lượng điện năng cho HTĐ khu vực nói riêng và cả nước nói chung

110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam;

điện năng của HTĐ miền Nam

Sử dụng phần mềm DIgSILENT PowerFactory để mô phỏng, phân tích và đánh giá các giá trị sóng hài điện áp và dòng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy ĐG và ĐMT phát lên HTĐ miền Nam

Tìm hiểu và nghiên cứu trong khuôn khổ HTĐ miền Nam (EVNSPC) từ cấp 110kV đến cấp 500kV HTĐ miền Nam bao gồm các tỉnh thành sau: Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Hậu Giang, Kiên Giang, Trà Vinh, Vĩnh Long, TP Cần Thơ, An Giang, Đồng Tháp, Tiền Giang, Bến Tre, Long An, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Dương, Tây Ninh, Bình Phước, Bình Thuận, Ninh Thuận, Lâm Đồng

Đề tài tập trung đánh giá các giá trị sóng hài điện áp và dòng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam Đề xuất giải pháp hạn chế các giá trị sóng hài điện áp và dòng điện trên các ĐZ, MBA và TC 110kV, 220kV và 500kV từ các nhà máy NLTT phát lên HTĐ miền Nam

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu định lượng và định tính, thu thập dữ liệu, mô phỏng và đánh giá nhằm đáp ứng các mục tiêu trên;

Để có dữ liệu đầy đủ nằm mô phỏng chính xác nhất, đề tài thu thập và xây dựng mô phỏng HTĐ theo dữ liệu của các đơn vị tư vấn thiết kế, đơn vị vận hành, các văn bản pháp lý về quy mô, tiến độ của các nhà máy NLTT đã vận hành và theo quy hoạch; Tham khảo các thông tư, tiêu chuẩn trong nước và nước ngoài (TCVN, IEC, IEEE,…) quy định về sóng hài trong HTĐ

Kết quả nghiên cứu cho thấy khi các nguồn NLTT đưa vào vận hành sẽ phát ra nguồn sóng hài gây ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của HTĐ trong khu vực Từ việc đánh giá mức độ gây sóng hài từ các nguồn NLTT, đề tài đưa ra giải pháp hạn chế các nguồn sóng hài phát lên HTĐ (lắp các bộ lọc sóng hài phù hợp) từ đó đưa các giá trị sóng hài về giới hạn cho phép, đáp ứng các tiêu chuẩn, quy định hiện hành, góp phần nâng cao chất lượng điện năng và ổn định HTĐ trong khu vực

Đóng góp thêm một đề tài khoa học trong lĩnh vực NLTT về ảnh hưởng của sóng hài, cụ thể là sóng hài từ các nguồn NLTT phát lên HTĐ miền Nam Đồng thời, cung cấp thêm dữ liệu trong việc đánh giá về chất lượng điện năng của HTĐ miền Nam ở Việt Nam

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

Khi một tín hiệu điện được hiển thị trên máy hiện sóng, dạng sóng này được quan sát trong miền thời gian Các đại lượng đặc trưng cho tín hiệu điện này là biên độ tại từng thời điểm theo thời gian và chu kỳ của tín hiệu đó Đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sẽ cho giá trị của tần số của tín hiệu đó Tín hiệu điện này còn có thể được biểu diễn trong miền tần số để phục vụ cho việc phân tích đánh giá Công cụ phổ biến được sử dụng trong kỹ thuật phân tích trong miền tần số là phép phân tích chuỗi Fourier Trong trạng thái cơ sở, tín hiệu điện trên hệ thống truyền tải và cung cấp điện sẽ có giá trị tần số là 50 Hz hoặc 60 Hz Trong thực tế, bên cạnh tần số cơ bản này, trong tín hiệu điện còn có thể chứa các giá trị tần số khác

Dạng sóng điện áp do nguồn phát sẽ có dạng thuần sin biến thiên tuần hoàn theo thời gian Nhưng khi dạng sóng điện áp thuần sin này được đặt lên một phụ tải không tuyến tính, dòng điện mà phụ tải không tuyến tính này tiêu thụ lại không có dạng thuần sin

Trong trường hợp tổng trở nguồn không phải là giá trị vô cùng bé mà đạt một giá trị xác định nào đó, dòng điện không thuần sin sẽ gây một điện áp giáng trên tổng trở nguồn này Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng méo dạng sóng tín hiệu điện áp tại cực của phụ tải nói trên Hiện tượng nói trên chính là nguyên nhân phát sinh méo dạng sóng điện áp tại cực phụ tải, hay nói cách khác là phát sinh sóng hài

Méo dạng sóng điện áp này nếu được đặt lên các phụ tải tuyến tính khác lại sinh ra méo dạng dòng điện tương ứng trên các phụ tải đó

Nguyên tắc phát sinh méo dạng sóng điện áp và sóng hài xuất phát từ tải phi tuyến Sóng hài trong HTĐ được định nghĩa là các dạng điện áp và dòng điện thuần sin nhưng lại có tần số bằng bội của một số nguyên lần tần số cơ bản (tại Việt Nam, tần số cơ bản là 50 Hz) Sóng hài góp phần lớn trong việc gây méo dạng sóng điện áp và dòng điện Bên cạnh đó, còn tồn tại những loại méo dạng sóng khác không phải là bội nguyên lần của tần số cơ bản càng làm cho vấn đề sóng hài ngày càng được quan tâm nhiều hơn

Hình 2.1: Nguyên tắc phát sinh méo điện áp và sóng hài xuất phát từ tải phi tuyến

Cùng với sự xuất hiện của ngành điện tử bán dẫn, các ứng dụng dùng các bộ biến đổi công suất lớn như hệ thống lò hồ quang, các bộ biến tần trong công nghiệp, bộ biến đổi công suất của các nhà máy NLTT,… là nguyên nhân chính gây ra các méo dạng sóng hài Các hệ thống dân dụng khác có công suất nhỏ hơn như đèn phóng điện cũng là nguyên nhân gây ra các ảnh hưởng méo dạng sóng đến các thiết bị điện truyền thống như động cơ và MBA

Bộ biến đổi điện tử công suất phổ thông nhất là bộ chỉnh lưu một pha Bộ biến đổi này là thiết bị đầu vào cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị dân dụng và văn phòng Mặc dù công suất định mức của bộ chỉnh lưu một pha là nhỏ, nhưng nếu tập hợp chúng lại sẽ gây nên sự méo dạng điện áp và dòng điện một cách đáng kể Những hệ thống chỉnh lưu công suất lớn cũng là những đối tượng gây ra hiện tượng sóng hài Cụm từ Chỉnh lưu hoặc Nghịch lưu được dùng để mô tả quá trình biến đổi năng lượng điện xoay chiều (AC) thành năng lượng điện một chiều (DC) và ngược lại Cụm từ Bộ biến đổi được dùng mô tả các thiết bị điện tử công suất có khả năng truyền tải công suất theo cả hai chiều

Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện của bộ biến đổi công suất trong một tuabin gió 3.3MW của hãng Goldwind

Ngoài ra còn một số nguyên nhân khác cũng gây méo dạng sóng hài như:

Các ảnh hưởng của sóng hài điện áp và dòng điện lên hệ thống có thể là:

Năm 2020, sản lượng điện thương phẩm đạt 216,8 tỷ kWh Trong cả giai đoạn 2020, tốc độ tăng trưởng trung bình đạt 9,7%/năm

2011-Trong cả giai đoạn 2010-2020, tỷ lệ tổn thất điện năng của hệ thống liên tục giảm

Hình 2.4: Điện thương phẩm, tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ tổn thất điện năng giai đoạn 2010-2020

Năm 2020, công suất cực đại (Pmax) đạt 38.617 MW, trong khi công suất lắp đặt của nguồn là 69.340 MW (bao gồm ĐMT mái nhà), tỷ lệ dự phòng của hệ thống là 37,9% Trong cả giai đoạn 2010-2020, tăng trưởng Pmax là 9,6%/năm

Hình 2.5: Tốc độ tăng trưởng công suất cực đại (Pmax) theo từng miền Bắc, Trung, Nam giai đoạn 2011-2020

Miền Bắc có tốc độ tăng trưởng phụ tải cao nhất cả nước với tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm bình quân trong toàn giai đoạn 2011-2020 lần lượt là 11,6% và 11,2% Miền Nam có tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm bình quân cùng kỳ đạt 8,9% và 9,7% Miền Trung chiếm tỷ trọng phụ tải khoảng 10%, tốc độ tăng trưởng Pmax và điện thương phẩm đạt 6,9% và 8,7%

Hình 2.6: Cơ cấu tiêu thụ điện theo miền

Về tiêu thụ điện trong ngành công nghiệp, tốc độ tăng trưởng bình quân trong cả giai đoạn 2011-2020 là 10,1%/năm Tỷ trọng điện thương phẩm ngành công nghiệp duy trì ở mức tăng cao từ 52,7% năm 2010 lên 54,1% năm 2020

Tiêu thụ điện nông nghiệp có mức tăng trưởng cao, bình quân 22,9%/năm trong cả giai đoạn 2011-2020, trong khi ở giai đoạn trước tốc độ chỉ ở mức khoảng 8,0%/năm Nhu cầu điện tăng cao dẫn đến tỷ trọng của ngành tăng từ 1,1% lên 3,4% vào năm 2020

Về tiêu thụ điện trong khu vực hộ gia đình, duy trì ở mức tăng trưởng khoảng 8,6%/năm

Ngành thương mại - dịch vụ mặc dù có tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm khá cao, 10,3%/năm trong cả giai đoạn 2010-2020 tăng từ 4,6% năm 2010 lên 4,8% năm 2020

Hình 2.7: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020

Đến hết năm 2020 HTĐ Việt Nam có tổng công suất lắp đặt nguồn điện là 69340 MW Trong đó, công suất nhiệt điện than khoảng 21380 MW, chiếm 31%; thủy điện khoảng 20990 MW, chiếm 30%; ĐMT (bao gồm ĐMT mái nhà) khoảng 16510 MW, chiếm 24%; tuabin khí khoảng 7420 MW, chiếm 11%; ĐG khoảng 538 MW chiếm gần 1%; các nguồn khác bao gồm nhiệt điện dầu, điện sinh khối và nhập khẩu có tổng công suất khoảng 2500 MW, chiếm 3%

Xét trong giai đoạn 2011-2020, tổng công suất nguồn tăng thêm vào khoảng 48930 MW, tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm 13,0%/năm

Mặc dù công suất lắp đặt của các miền đều lớn hơn so với nhu cầu phụ tải lớn nhất của từng miền, nhưng do tính chất vận hành khác nhau của các nguồn điện (thủy điện được bảo dưỡng vào mùa khô, nhiệt điện được bảo dưỡng vào mùa mưa, điện mặt trời chỉ có thể huy động vào ban ngày khi có bức xạ, ) và thời điểm xuất hiện công suất lớn nhất của từng miền không trùng nhau nên trong quá trình vận hành HTĐ, không thể huy động đồng thời tất cả các nguồn điện của hệ thống

Các loại hình nguồn điện phân bổ không đều theo các miền Nguồn nhiệt điện than tập trung tại miền Bắc và miền Nam Các nhà máy điện sử dụng than nội tập trung tại miền Bắc (khoảng 12670 MW), các nhà máy điện sử dụng than nhập chủ yếu nằm ở miền Nam (khoảng 8680 MW) Các nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp sử dụng nhiên liệu khí, dầu nằm ở miền Nam với tổng công suất khoảng 7420 MW Các nhà máy thủy điện (bao gồm thủy điện nhỏ) phân bố ở cả ba miền: miền Bắc có tổng công suất khoảng 11640 MW, miền Trung khoảng 5450 MW và miền Nam khoảng 3910 MW Nguồn ĐG và ĐMT tập trung tại miền Trung và miền Nam

Bảng 2.1: Công suất đặt HTĐ toàn quốc và từng miền năm 2020

Bắc

Miền Trung

Miền Nam

Toàn quốc

Hình 2.8: Cơ cấu tiêu thụ điện toàn quốc năm 2010 và 2020

Trong cả giai đoạn 2011 - 2020, cùng với tốc độ tăng trưởng công suất cực đại của phụ tải điện toàn quốc là 9,6%/năm, tổng công suất đặt nguồn điện tăng với tốc độ trung bình 13%/năm Giai đoạn 2011-2020 sự tăng trưởng của nhiệt điện than với tốc độ trung bình 18%/năm, công suất nguồn thủy điện tăng với tốc độ 9,2%/năm, nhiệt điện khí và dầu tăng không đáng kể trong giai đoạn này Đặc biệt là sự tăng trưởng bùng nổ của ĐMT vào các năm 2019-2020 do cơ chế trợ theo giá FIT Đến năm 2019 ĐMT (cả ĐMT mái nhà) mới chỉ đạt khoảng 4,7 GW, tuy nhiên đến hết năm 2020 công suất đặt ĐMT toàn quốc đã đạt khoảng 16,7 GW

Hình 2.9: Tăng trưởng công suất đặt nguồn điện giai đoạn 2010-2020

Hình 2.10: Hiện trạng công suất đặt của các loại hình nguồn điện theo từng miền

Nhận xét về hiện trạng các nguồn NLTT ở Việt Nam:

Tỷ trọng các nguồn ĐG, ĐMT trong HTĐ ngày càng tăng cao Trên phạm vi toàn quốc, tỷ trọng nguồn ĐG, ĐMT trên tổng công suất đặt năm 2020 đạt 24% (16941 MW/69342 MW), so sánh với Pmax hệ thống thì tỷ trọng ĐG, ĐMT đạt 44% (16941 MW/38617 MW) Tại miền Bắc nơi có ít nguồn ĐG, ĐMT tỷ trọng nguồn NLTT biến đổi ở mức thấp, chỉ chiếm 2,5% công suất đặt và 3,5% Pmax Tại miền Trung và miền Nam tập trung nhiều nguồn ĐG, ĐMT chiếm tỷ trọng trên tổng công suất đặt là 37% (16269 MW/43706 MW) và tỷ trọng trên Pmax lên tới 78% (16269 MW/20727 MW) Tỷ trọng cao của các nguồn ĐG, ĐMT trong hệ thống, đặc biệt tại miền Trung và miền Nam đã gây ra nhiều khó khăn trong công tác vận hành, điều độ HTĐ và ảnh hưởng lớn đến chất lượng điện năng trong HTĐ Cần có giải pháp kịp thời để hỗ trợ công tác vận hành cũng như nâng cao chất lượng điện năng và độ ổn định trong HTĐ

2.4.3.1 Hiện trạng lưới điện truyền tải 500kV

Lưới điện 500kV là xương sống của HTĐ Việt Nam với chiều dài khoảng 1500km chạy dọc từ Bắc vào Nam Hệ thống này đóng vai trò rất quan trọng trong việc cân bằng năng lượng toàn quốc và ảnh hưởng tới độ tin cậy cung cấp điện của từng miền Thống kê toàn bộ chiều dài ĐZ và tổng công suất MBA của lưới điện truyền tải 500kV đến hết năm 2020 như sau:

Bảng 2.2: Thống kê ĐZ và TBA của lưới điện 500kV

Trạm biến áp Số

2.4.3.2 Hiện trạng lưới điện truyền tải 220-110kV

Lưới truyền tải 220 – 110kV là xương sống cho HTĐ của từng miền, có nhiệm vụ đảm bảo việc cung cấp điện an toàn và liên tục tới lưới điện của miền và khu vực Khối lượng ĐZ và trạm biến áp 220-110kV đến cuối năm 2020 được tổng hợp như sau:

Bảng 2.3: Thống kê ĐZ và TBA lưới điện 220-110kV của HTĐ miền Nam

Căn cứ các Quyết định phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực tỉnh/thành của Bộ Công Thương với điện thương phẩm và Pmax như sau:

Bảng 2.4: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC theo quy hoạch

A (GWh)

Tăng trưởng

(%)

P (MW)

Tăng trưởng

(%)

A (GWh)

Tăng trưởng

(%)

P (MW)

Tăng trưởng

Bảng 2.5: Thống kê điện thương phẩm và Pmax của các tỉnh/thành thuộc EVNSPC hiện hữu

HTĐ phía Nam được cung cấp từ các nhà máy điện (12 nhà máy thủy điện, 11 nhà máy tuabin khí, 9 nhà máy nhiệt điện, các nhà máy điện gió và một số ít nhà máy thủy điện nhỏ khu vực miền Đông Nam bộ với tổng công suất khả dụng là 12.099 MW) và từ hệ thống lưới truyền tải 500kV khả dụng 4.300 MW trong điều kiện lưới ổn định

Tuy nhiên, trên thực tế công suất phát của các nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu đầu vào như: lượng nước, than, khí, dầu và công suất phát từ hai nguồn ĐMT và ĐG phụ thuộc thời tiết và thời điểm trong ngày (sáng - tối) nên có thể tồn tại các thời điểm công suất nguồn xấp xỉ bằng 0 nên HTĐ miền Nam sẽ thiếu nguồn cung cấp và phải nhận điện từ lưới 500kV và 220kV liên kết vùng từ miền Trung, dự phòng công suất của Miền Nam giảm còn từ -20% tới 10% Cụ thể:

Thuận, Bình Thuận Công suất phát tối đa trong khoảng từ tháng 7 đến tháng 10 gồm: Trị An, Đồng Nai 2, Đại Ninh, Đa Nhim, Đam Bri, Đa Mi, Hàm Thuận, Thác Mơ,…

khí Cà Mau như: Cụm Phú Mỹ 2-1, Phú Mỹ 3, Phú Mỹ 2-2, Phú Mỹ 4; nhà máy điện Bà Rịa; Nhơn Trạch 750MW; Vĩnh Tân; Duyên Hải, Cà Mau, Ô Môn,…

− Nguồn cấp điện dưới 30MW lên lưới 110kV của EVNSPC: các nhà máy thủy điện như Bảo Lộc (2x12,25MW); Yan Tan Sien (2x9,25MW); Bauxit Lâm Đồng (2x15MW); Thủy điện hạ Sông Pha (2x2,7MW); Bourbon (2x12MW); Dak Glun (2x9MW);

Về các nguồn điện NLTT:

ở 16 tỉnh với tổng công suất 6.650,6 MW;

13/2020/QĐ-CP đã hết hiệu lực thi hành), trên địa bàn EVNSPC quản lý có 54.259 khách hàng tại 21 tỉnh/thành lắp đặt ĐMT mái nhà, với tổng công suất tấm pin là 5.611MWp Sản lượng điện phát lên lưới điện quốc gia tính đến ngày 31/12/2020 là 627 triệu kWh;

được đầu tư là 17 MW (Diesel: 10MW, ĐMT: 6MW, ĐMT: 1MW) và NMĐMT trên đảo Côn Sơn có công suất 3MW

cả ĐMT mái nhà) so với nhu cầu công suất lớn nhất của phụ tải năm 2020 là 11.909 GW nhận thấy riêng tổng quy mô của các nhà máy NLTT này đã tương đương với nhu cầu phụ tải của HTĐ miền Nam Việc huy động tối đa công suất của các nhà máy NLTT sẽ ảnh hướng lớn về chất lượng điện năng của HTĐ vì các nguồn NLTT này có phát sinh sóng hài trong quá trình vận hành Do đó, cần có một đánh giá chi tiết về vấn đề này, để có giải pháp phù hợp

Danh sách các nhà máy NLTT hiện hữu khu vực thuộc HTĐ miền Nam (EVNSPC)

được đính kèm trong Phụ lục 1 – Các nhà máy NLTT hiện hữu thuộc khu vực HTĐ

miền Nam (EVNSPC)

2.5.3.1 Hiện trạng lưới điện 220kV trên địa bàn EVNSPC

Hiện nay lưới điện 110kV của EVNSPC được cung cấp từ 61 Trạm biến áp 220/110kV do Công ty Truyền tải điện 3, 4 và các nhà máy điện quản lý, gồm 116

MBA với tổng dung lượng 25.627 MVA Theo thống kê, hiện tại tất cả các tỉnh đều có trạm 220kV cấp nguồn và kết lưới 110kV với các trạm lân cận HTĐ phân phối tại miền Nam hiện nhận một lượng công suất rất lớn truyền tải theo hướng từ miền Bắc và miền Trung vào trong Nam (chiếm khoảng 25% phụ tải miền Nam) và có thể chia thành 3 khu vực:

Ninh, Bình Dương, Đồng Nai và Bà Rịa - Vũng Tàu Đây là khu vực tập trung phụ tải công nghiệp với mật độ cao nhất cả nước Tổng Pmax năm 2018 của Miền Đông đạt khoảng 6.500 MW và sẽ tăng lên khoảng 10.300 MW vào năm 2023

Pmax khu vực năm 2018 đạt khoảng 4.600 MW, dự kiến đến năm 2023 sẽ tăng lên mức 7.600 MW

địa bàn của EVNSPC là 2 tỉnh có nhiều tiềm năng phát triển NLTT, quy mô các dự án ĐMT, ĐG đã được bổ sung quy hoạch, cũng như đang xin bổ sung quy hoạch lên đến 5.000-7.000 MW, tiến độ các dự án còn nhiều thay đổi Do đó lưới điện của khu vực các tỉnh này cần phải tính toán đáp ứng việc giải tỏa công suất cho các NM điện ở đây

Trong các năm gần đây, việc đầu tư và đấu nối các dự án NLTT vào lưới điện 110kV đang phát triển nóng, trong khi lưới điện truyền tải và phân phối khu vực chưa kịp đầu tư đồng bộ để giải tỏa nguồn công suất từ các dự án này gây ra quá tải ở một số khu vực ở các tỉnh như: Bình Thuận, Ninh Thuận, An Giang,… Để tiếp nhận hết lượng công suất phát ra từ các dự án này, qua tính toán trào lưu công suất cho thấy lưới điện 220kV và 110kV ở một số khu vực bị quá tải nặng nề

220-Hình 2.11: Bản đồ lưới điện truyền tải miền Nam giai đoạn 2022-2026, có xét đến năm 2028

2.5.3.2 Hiện trạng lưới điện 110kV trên địa bàn EVNSPC

Lưới điện 110kV trong toàn EVNSPC hiện có 358 ĐZ có liên kết mạch vòng và 69 ĐZ độc đạo tương ứng với 33 tuyến ĐZ độc đạo (chiếm tỷ lệ 19,3%) Các đơn vị có ĐZ 110kV độc đạo gồm: Kiên Giang có 07 ĐZ, Cà Mau có 06 ĐZ, Bạc Liêu có 01 ĐZ, Sóc Trăng có 06 ĐZ, TPCT có 08 ĐZ, An Giang có 05 ĐZ, Đồng Tháp có 02 ĐZ, Vĩnh Long có 01 ĐZ, Trà Vinh có 02 ĐZ, Bến Tre có 04 ĐZ, Tiền Giang có 01 ĐZ, Long An có 07 ĐZ, Tây Ninh có 06 ĐZ, Bình Dương có 01 ĐZ, Đồng Nai có 02 ĐZ, BRVT có 02 ĐZ, Bình Thuận có 05 ĐZ, Lâm Đồng có 03 ĐZ Có 58/120 tuyến ĐZ 110kV (chiếm tỷ lệ 48,3%) có liên kết mạch vòng chưa đáp ứng vận hành N-1 Phương thức vận hành kết lưới hiện nay, đa số các ĐZ 110kV liên kết giữa các trạm 500/220kV hoặc nhà máy điện đều vận hành hở Chế độ vận hành này làm giảm độ tin cậy, nhưng giải quyết được tình trạng dòng ngắn mạch tăng cao trong hệ thống cũng như tình trạng sẽ mất điện diện rộng nếu xảy ra sự cố lưới điện đơn lẻ gây quá tải cục bộ ĐZ 110kV hay quá tải cục bộ MBA 220/110kV của trạm 500/220kV hoặc nhà máy điện

Việc đảm bảo dự phòng chuyển tải qua lại chỉ đáp ứng một phần công suất trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện, nguyên do hiện mật độ các TBA 220kV và số đường trục 110kV liên kết giữa các vùng chưa nhiều, trong khi mật độ các trạm biến áp 110kV ngày càng phát triển dẫn đến một số tuyến ĐZ phải vận hành trong tình trạng mang tải cao do phụ tải tăng cao hoặc do nguồn NLTT phát cao

Một số các khảo sát về hiện trạng sóng hài tại HTĐ miền Nam đã được thực hiện trước đây bởi Hội Điện lực Việt Nam, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM và trường Đại học Bách Khoa Hà Nội về méo dạng sóng hài gây ra bởi các phụ tải công nghiệp

(Nguồn: Trần Đình Long, “Sách tra cứu về chất lượng điện năng”, 2013)

Các công việc được thực hiện theo các bước:

Tên trạm Xuất tuyến Độ méo dạng sóng hài dòng điện cực đại

(Nguồn: Trần Đình Long, “Sách tra cứu về chất lượng điện năng”, 2013)

Tóm tắt một số kết luận của nhóm nghiên cứu như sau:

− Mức độ méo dạng sóng hài đã vượt quá tiêu chuẩn của Việt Nam và quốc tế tương đối xa;

HTĐ Phụ tải sinh hoạt và tiêu dùng cũng có tham gia vào việc gây méo dạng sóng nhưng ở mức độ thấp;

các công đoạn trong sản xuất thép), sản xuất xi măng và công nghiệp hóa chất là những phụ tải gây méo dạng sóng hài nhiều nhất;

Điều này dẫn tới việc biến dạng sóng là rất nặng nề Khi quan sát các biến dạng sóng hài chủ yếu, ta nhận thấy rõ sự méo dạng sóng Đó là do sự tham gia tương đối lớn của các sóng bậc 3 tới bậc 7 Sự có mặt của các thành phần này làm cho dòng điện bị biến dạng tới mức có thể nhìn thấy được

Nhận xét:

Nhóm nghiên cứu đã đo và kết luận được méo dạng sóng hài ở HTĐ miền Nam đã vượt quá TCVN và quốc tế Nguyên nhân méo dạng sóng hài chủ yếu từ các nhà máy luyện thép xi măng, công nghiệp hóa chất Các thành phần sóng hài chủ yếu là bậc 3 đến bậc 11 đã làm cho méo dạng sóng hài tương đối lớn Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu chỉ đo ở một số trạm trong khu vực, không thể đo đạt được tất cả các phần tử khác trên HTĐ Bên cạnh đó, thời điểm mà nhóm nghiên cứu thực hiện chưa xuất hiện nhiều nguồn NLTT như ĐG và ĐMT nên hiện tại kết quả nghiên cứu đã chưa đầy đủ với thực tế Do đó, cần thiết phải có một đánh giá khác về sự méo dạng sóng hài ảnh hưởng bởi các nhà máy ĐG và ĐMT lên HTĐ miền Nam

Dựa vào hiện trạng HTĐ cho thấy các kết quả nghiên cứu trước đây chưa phù hợp với hiện tại Do đó, luận văn sẽ tiếp tục nghiên cứu độ méo dạng sóng hài trên HTĐ miền Nam với các vấn đề mới bắt kịp xu hướng hiện tại Với việc xuất hiện nhiều các nguồn NLTT là nguyên nhân gây ra méo dạng sóng hài với HTĐ miền Nam bên cạnh các thành phần gây ra méo dạng sóng hài đã được nghiên cứu trước đây

Các vấn đề chính cần nghiên cứu được trình bày trong luận văn như sau:

của nó và một số giải pháp;

trong đó cần tìm hiểu chi tiết về các thành phần nguồn NLTT như ĐG và ĐMT Các thành phần nguồn NLTT này đã và đang phát triển chỉ trong vài năm gần đây, do đó cần có sự nghiên cứu nhiều về ảnh hưởng của nó Phạm vi trong luận văn này là nghiên cứu về sóng hài mà các nguồn NLTT này phát lên HTĐ miền Nam;

sở cho việc đánh giá sóng hài;

và 500kV trong khuôn khổ HTĐ miền Nam và đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn, quy định hiện hành;

chuẩn, quy định Nếu các giá trị sóng hài vẫn nằm trong giới hạn cho phép, luận văn sẽ đưa ra kiến nghị các giải pháp hạn chế sóng hài trong tương lai

Chương 3 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ

Sóng hài được mô tả bằng một hàm tuần hoàn f (t) với chu kỳ T (s) và tần số cơ bản f = 1/T (Hz), có thể được viết là:

sóng hài, như minh họa trong Hình 3.1 Sự chồng chất của các thành phần sóng hài để tạo ra dạng sóng ban đầu được thể hiện trong Hình 3.2

Hình 3.1: Hình minh họa về phổ của sóng hài

Hình 3.2: Hình minh họa về hình dạng của sóng hài

3.1.2.1 Chỉ số méo dạng sóng điện áp

Chỉ tiêu đánh giá cơ bản nhất dành cho méo dạng sóng hài điện áp là chỉ số méo dạng

giá trị hiệu dụng của các thành phần hài bậc cao so với thành phần sóng cơ bản:

(3.2) Trong đó :

đánh giá,

Trong đa số các trường hợp, bậc sóng hài cao nhất thường không vượt quá bậc 25 Nhưng trong một số các tiêu chuẩn, người ta có thể quan tâm đến các sóng hài bậc 50

3.1.2.2 Chỉ số méo dạng sóng dòng điện

Méo dạng sóng dòng điện cũng có thể được đánh giá bằng công thức trên Nhưng trong trường hợp dòng điện tải có thành phần hiệu dụng của bậc cơ bản có giá trị nhỏ,